به نام حضرت دوست که هرچه هست از اوست

ارائه دهنده: احمدرضا طاهری اصل رئیس گروه بهینه سازی تامین و مصرف انرژی دفتر نمایندگی سابا

نیروگاه چيست ؟ نيروگاه کارخانه يا محل تبديل گونه های ديگر انرژی به انرژی الکتريکی می باشد. به بطور ساده وقتی يک آرميچر ( ژنراتور ) به يک توربين متصل شود و آب ، بخار يا باد به پره های توربين برخورد کند باعث چرخيدن توربين و نهايتا آرميچر ( ژنراتور ) گشته که در اثر چرخش آرميچر ميدان مغناطيسی توليد گشته که تمام الکتريسته توليد شده تجاری بر اثر حرکت سيم پيچها در ميدان مغناطيسی می باشد.

شناخت تاسيسات توليدکننده برق تجهيزات تبديل انرژی اوليه به انرژی مکانيکی شامل : مولد های بخار، توربينها، کمپرسورها ، راکتورها، کلکتورها، چگالنده ها و.... تجهيزات تبديل انرژی مکانيکی به انرژی الکتريکی شامل : ژنراتورها، ترانسفورماتورها، تحريک کننده ها و....

انواع نیروگاههای تولید توان (برق) نيروگاههای بخاری نيروگاههای گازی نيروگاههای سيکل ترکيبی نيروگاههای ديزلی نيروگاههای اتمی نيروگاههای پيل سوختی نيروگاههای آبی نيروگاههای بادی نيروگاههای خورشيدی نيروگاههای زمين گرمائی نيروگاههای امواج نيروگاههای جذر ومد نیروگاههای بیوماس و بیوگاز

ظرفيتهای نصب شده نيروگاههای وزارت نيرو در سال 90 نيروگاههای بخار 24.3 درصد نیروگاههای گازی 37.3 درصد نیروگاههای سيکل ترکيبی 22.7 درصد نیروگاههای آبی 13.4 درصد نیروگاههای ديزلی 0.6 درصد نیروگاههای بادی و خورشيدی وبیوگازسوز 1.7 درصد

راندمان نيروگاهها نسبت بين انرژی ورودی (که در نيروگاههای حرارتی سوختهای فسيلی می باشد ) به انرژی خروجی (انرژی الکتريسيته ) را راندمان يا بازده نيروگاه گويند. متوسط راندمان نيروگاهها از عوامل متعددی نظير عمر نيروگاه ، نوع سوخت مصرفی ، کيفيت سوخت مصرفی ، وضعيت بهره برداری ، نسبت بار توليدی به بار نامی و ميزان خروج نيروگاه از مدار تاثیر می پذيرد. متوسط راندمان نيروگاههای وزارت نيرو در سال 90 برابر 36.9 در صد بوده است. نتيجتا می توان گفت جهت تولید هر 1 واحد انرژی الکتريکی حدود 2.6 برابر انرژی حرارتی(سوخت) باید مصرف شود.

شماتيک عملکردی نيروگاه بخار

تجهيزات نيروگاه بخار : 1- مولد بخار (ديگ بخار) 2- توربين بخار 3- چگالنده (کندانسور) 4- پمپ 5- مولد برق (ژنراتور) Losses = 10-15% Losses = 50% Energy = 100% Energy = 35-40%

برخی خصوصيات نيروگاههای بخار متوسط راندمان اين نيروگاهها در ايران برابر 36.6 در صد می باشد معمولا زمان راه اندازي آنها زياد است(در حدوده ۱۰ ساعت) هميشه تو شبکه هستند از لحاظ اقتصادی ارزان ترين نيروگاهها هستند بازده آنها نسبت به نیروگاههای گازی و ديزلی بيشتر است تقريبا درصد نيروگاههای بخاری در ايران %۵۵ تا65٪ ،در ايالات متحده ۴۵% و در اروپا ۴۰% هست.

نيروگاههای گازی تجهيزات نيروگاه گازی : 1- کمپرسور 2- اتاق احتراق 3- توربين 4- مولد برق (ژنراتور)

عملکرد نيروگاه گازي 1- هوای تازه از جو توسط کمپرسور کشيده می شود تا فشار آن افزايش يابد. 2- هوای پر فشار وارد اتا قک احتراق شده و با پاشيدن سوخت به هوا و محترق شدن سوخت جريان هوا با دما و فشار بالا پديد می آيد. 3- گاز پر فشار دما بالا وارد توربين گشته و موجب به حرکت در آمدن آن می شود وکار مکانيکی ایجاد می شود. 4- حرکت توربين باعث چرخش مولد الکتريکی ( ژنراتور ) گشته و توليد برق انجام می پذیرد. T=270 P=1 MPa T=1100 P=1 MPa T= P=0.5 MPa

توام بودن هزينه سرمايه گذاری پائين و بازده پائين در توربين های گازی موجب می شود که از آن عمدتا به عنوان نيروگاه تامين بار قله استفاده شود. بازده چرخه توربين گازی با افزايش دمای گازهای احتراق ورودی به توربين افزايش می يابد امروزه اين دما در حدود 1100 تا 1260 درجه سانتيگراد می باشد.

برخی خصوصيات نيروگاههای گازی متوسط راندمان اين نيروگاهها در ايران برابر 29.4 در صد می باشد برای استفاده سريع(زمان راه اندازی ۱ دقيقه) در مدار استفاده می شوند. معمولا هميشه در مدار نيستند و فقط وقتی شبکه نياز به بار اضافی دارد مثلا ساعات پيک مصرف (19-23) وارد مدار می شوند از لحاظ اقتصادی گران هستند تقريبادرصد نيروگاههای گازی در ايران ۱ 5% و در ايالات متحده ۱۲ % و در اروپا ۱۲ % است.

نيروگاههای سيکل ترکيبی ترکيب دو نيروگاه بخار و گازی برابر است با يک نيروگاه سيکل ترکيبی بدین شکل که گازهای خروجی از توربين گازی وارد مدار چرخه بخار شده و در آنجا آب به بخار تبديل شده و بخار حاصله صرف به حرکت در آوردن توربين بخار ميگردد. متوسط راندمان اين نيروگاهها در ايران برابر 44.7درصد می باشد

تجهیزات و شماتيک نيروگاه سيکل ترکيبی تجهيزات نيروگاه گازی : 1- کمپرسور 2- اتاق احتراق 3- توربين 4- مولد برق (ژنراتور)

اثرات زيست محيطی احتراق سوختهای هيدرو کربنی دی اکسيد کربن را در جو آزاد می کند که سبب افزايش اين گاز در محيط می گردد ، دی اکسيد کربن همانند ديگر گازها اشعه مادون قرمز را از سطح زمين جذب کرده آن را در سياره زمين محبوس نگاه داشته و سبب پديداری اثر گلخانه ای می گردد که امروزه ثابت شده اين اثر سبب گرم شدن و تغييرات بحرانی آب و هوا در سراسر کره زمين می گردد. احتراق نيروگاه بخار به ويژه زغال سنگ ، دی اکسيد گوگرد را آزاد کرده که اين گاز جذب ابر شده و سپس به صورت باران اسيدی در بسياری مناطق ريزش خواهد کرد. ضمن اينکه فرآيندهای احتراق در نيروگاههای بخار و گازی باعث آلودگيهای ديگر به جز دی اکسيد کربن و دی اکسيد گوگرد نيز می شود که شامل مونو اکسيد کربن ، اکسيدهای نيتريک و تا اندازه ای ذرات سوختهای محترق که همگی با هم در آلودگی هوای جو شرکت دارند.

نيروگاههای هسته ای تجهيزات نيروگاه هسته ای : 1- رئاکتور 2- ژنراتور بخار (مولد بخار) 3- توربين 4- کندانسور 5- ژنراتور برق

1- آيا برای تولید برق به همه دستگاههای يک نيروگاه بخار مانند مولد بخار ،توربين ،چگالنده و پمپ نياز است ؟ 2- آيا نمی توان انرژی به دست آمده از سوخت را به روشی ساده تر به دست آورد ؟ دو سوال؟

ميزان انرژی که زمين در طول يک ساعت از خورشيد در يافت می کند بيش از تمام انرژی مصرفی تمام جهان در طول يکسال می باشد. و ايران با عرض جغرافيائی 25 تا 45 شمالی در وضعيت بسيار مناسب دريافت انرژی خورشيدی است. انرژیهای نو 1- پايان ناپذير 2- انرژی پاک 3- قابل دسترسی 4- منبع هميشگی

انواع نيروگاههای خورشيدی : 1- نيروگاههای حرارتی خورشيدی کلکتور سهموی خطی 2- نيروگاههای حرارتی خورشيدی دريافت کننده مرکزی 3- نيروگاههای خورشيدی فتوولتائيک

اجزاء اصلی نيروگاههای حرارتی خورشيدی کلکتور سهموی خطی 1- متمرکز کننده 2- دريافت کننده 3- انتقال و ذخيره 4- تبديل انرژی

شماتيک نيروگاه حرارتی خورشيدی کلکتور سهموی خطی

نيروگاههای حرارتی خورشيدی دريافت کننده مرکزی

نيروگاه خورشيدی فتوولتائيک

Solar Cells Installed in Building Facade

انرژی باد منشا باد :هنگامی که تابش خورشيد بطور نا مساوی به سطوح ناهموار زمِن می رسد سبب ايجاد تغييرات در دما و فشار می گردد ودر اثر اين تغييرات باد به وجود می آيد. قدرت باد :حاصلضرب نيروی باد در سرعت باد مساوی قدرت باد می شود و نيروی باد متناسب با مربع سرعت باد است لذا قدرت باد متناسب با مکعب سرعت باد است. انرژی باد

نيروگاههای بادی انواع نيروگاههای بادی : 1- توربين محور افقی 2- توربين محور عمودی

شماتيک نيروگاه بادی

نيروگاههای آبی مکانهائی مورد توجه هستند که جذابترين وضعيت اقتصادی را داشته باشند ، در نتيجه هم وجود ارتفاع يا هد بلند و هم نزديکی به مراکز بار از فاکتورهای مهم به حساب می آيند. نيروگاههای آبی از زير يک مگاوات تا بيش از مگاوات متفاوت است.

نيروگاههای آبی نیروی برق‌آبی یا هیدروالکتریسیته اصطلاحی است که به انرژی الکتریکی تولیدی از نیروی آب اطلاق می‌شود. در حال حاضر هیدروالکتریسیته چیزی در حدود ۷۱۵۰۰۰ مگاوات یا ۱۹ % از کل انرژی الکتریکی تولیدی جهان را پوشش می‌دهد. نیروی برق‌آبی همچنین %۶۳ از انرژی الکتریکی تولیدی از منابع تجدیدپذیر را نیز شامل می‌شودظرفیت بالقوه وعملی تولید انرژی برق آبی در کشور ما، 50 میلیارد کیلو وات ساعت در سال می باشد که می تواند 60% برق مورد نیاز فعلی کشور را تامین کند

تجهيزات نیروگاه آبی 1- سد 2- سرريز يا بند انحرافی 3- مجرای آب به کارگاه توربين 4- توربين 5- اتاق قدرت 6- ژنراتور

انواع نيروگاههای آبی نيروگاههای کوچک آبی 1- ميکرو (کمتر از 100kwe) 2- مينی (100 تا 1000 kwe) 3- کوچک (1000 تا kwe)

اصطلاح زمین گرمایی ترجمه واژه GEOTHERMAL است

در حال حاضر بيش از 20 كشور جهان با نصب نيروگاههاي زمين گرمايي از اين منبع عظيم انرژي براي توليد برق استفاده مي نمايند كه مجموع ظرفيت نصب شده بالغ بر 8400 مگاووات مي باشد. پتانسیل انرژی زمین گرمایی در ایران بر اساس مطالعات انجام شده در بیش از 10 منطقه شناسایی شده است.اين مناطق بر اساس ميزان فعاليتهاي تكتونيكي، ميزان چشمه هاي آب گرم و ظهورهاي سطح الارضي و ساير شواهد زمين شناسي شناسايي شده اند.بر اساس گزارش ارائه شده توسط (سازمان انرژی های نو ایران ، 1377) اين مناطق به شرح زير مي باشند: منطقه تفتان – بزمان - منطقه نايبند - منطقه بيرجند – فردوس -منطقه تكاب – هشترود- منطقه رامسر اصفهان: منطقه خوربيابانك – منطقه محلات

انرژی امواج

روشهای استفاده از انرژی امواج امواج در اقیانوس باز بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس تولید می ‌ شوند. کل انرژی موج توزیع شده در زمین در حدود Mw تخمین زده می ‌ شود که در حدود انرژی کلی توزیعی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدید شونده است ( انرژی برگشت پذیر ) و معمولا نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید است. انرژیی که از امواج استخراج می ‌ شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می ‌ شود

انواع روشهای توليد انرژی امواج استفاده از استوانه های شناور استفاده از بادامکهای شناور استفاده از جزایر طبلک

نيروگاههای پيل سوختی

شماتيک نيروگاههای پيل سوختی

با تشکر از حضور و توجه شما حضار گرامي